露天礦山邊坡破壞形式及原因研究

胡棟良 哈密市和翔工貿有限責任公司

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露天礦山邊坡工程時礦山開采工作中的一項重要環(huán)節(jié)。在進行露天開采的過程中，無論是哪種開采形式，都會對山體結構造成一定程度的破壞。開采作業(yè)時，由于施工打破了邊坡山體內部原有的應力平衡狀態(tài)，導致次生應力場的出現，此時邊坡巖體會發(fā)生變形，使巖體失去穩(wěn)定性，極容易出現脫落、坍塌、滑動等危險事故、邊坡失去穩(wěn)定還會誘發(fā)泥石流等自然災害，對礦區(qū)及其周邊民眾造成生命財產損害。因此，提高礦山施工的邊坡穩(wěn)定性是露天礦山開采時需要重點關注的內容。

一、露天礦山邊坡特點

一是由于露天礦山的采礦規(guī)模較大，礦山邊坡高度要比其他巖土工程邊坡高度要高。此類邊坡高度一般在200到300米，極少數露天礦山的邊坡可達500米以上。邊坡走向較為多變，可延伸數公里，正因此，邊坡揭露底層較多，且沿線地質情況變化較大。

二是露天礦山邊坡因為不易維護，施工單位一般不專門采取維護措施來對邊坡進行維修加固、保養(yǎng)等，這也使得邊坡易受到風化作用的影響，而導致地質結構發(fā)生變化。

三是露天礦山在施工作業(yè)時會用到炸藥等進行爆破，同時還會有眾多大型運輸車輛、作業(yè)機械等往返于邊坡和地面，因此，邊坡會受到重載荷的作用而導致其內部地質結構發(fā)生細微變化，日積月累便會導致邊坡構造變形，會對施工造成影響，對周圍居民和施工工人安全構成威脅。

四是露天煤礦邊坡最終按照“由上而下”的形成順序，上部分服務周期長，下部分服務周期較短。

五是由于露天礦山處于山區(qū)之中，山區(qū)地質結構復雜，地形多變，露天礦山邊坡在不同的地段有著不同的穩(wěn)定性，邊坡上半部分有重要建筑物時，需要將建筑物建設到強度較高、穩(wěn)定性好的邊坡地段上；當經常有運輸車輛經過、或頻繁進行開采作業(yè)時，也要求邊坡穩(wěn)定性較高，而對于那些對生產影響程度不大的邊坡地段，施工對于穩(wěn)定性的要求不高。

二、露天礦山邊坡常見破壞類型

露天礦山邊坡常見的破壞原因主要是由于巖體在露天礦山開采施工的過程中受到開采施工發(fā)生的振動等影響而造成巖體結構性損傷，從而使得其內部結構發(fā)生變化，久而久之，巖體結構面變會有脫離的風險。常見的巖體被破壞的形式有以下幾種：

（一）平面破壞。平面破壞是指礦山邊坡沿著主要的結構面（層面、斷層面、節(jié)理、層間面）由于位錯產生相對滑動。邊坡中如果出現了與邊坡傾向相近的結構面，且次結構面傾角大于摩擦角或小于邊坡角，則可能會發(fā)生平面破壞這一現象。

（二）楔體破壞。楔體破壞一般發(fā)生于楔形體中。楔形體由邊坡中的兩組結構面與邊坡斜交，且這兩組結構面相交而共同形成的。梁結構面的組合交線傾向約等于邊坡傾角，且需要大于其摩擦角時，容易發(fā)生此類破壞現象。具體表現為：堅硬巖體中，露天礦的臺階的破壞。

（三）圓弧形破壞。圓弧形破壞的原因為圓弧形滑動面之間的滑移。是土體滑坡的主要原因之一。另外，散體結構巖體或坡較高的碎裂巖體的邊坡容易發(fā)生此種破壞。

（四）傾倒破壞。傾倒破壞發(fā)生的主要原因在于：當巖體結構面或層面與地面的角度較大時，巖體會因自身重量的影響而極易發(fā)生傾塌，此時巖塊會脫落，巖層彎曲變形，坡體會遭到嚴重破壞。

三、露天礦山邊坡破壞成因及相關建議

（一）露天礦山邊坡破壞成因。工程地質條件、水文地質條件、開采技術條件是造成露天礦山邊坡破壞的主要原因。其中，工程地質條件和水文地質條件是導致邊坡結構破壞的內在條件，在施工前的勘測中應當被及時發(fā)現；技術條件可以在后天進行控制，施工團隊應當根據不同情況及時選擇合適的開采技術。

（二）相關建議。首先，在進行露天礦山的邊坡設計時，應當合理選擇邊坡參數。設計單位要對露天礦山的周圍環(huán)境、地質結構、礦種、圍巖性質進行充分的考察，對影響邊坡參數設定的因素都應當盡數掌握，同時，為了對邊坡參數進行正確的調整，應當在確定參數前充分考慮邊坡的幾何形態(tài)，結構面，構造等特征。其次，在施工前應當建立邊坡破壞模型，構建時通常采用極限平衡法來分析邊坡的穩(wěn)定性，通過進行多組試驗并對實驗結果進行對照分析，從而確定在施工狀態(tài)下，邊坡可承受破壞力的臨界值，從而合理選取爆破、開采技術，并對邊坡局部區(qū)域進行加固處理。在施工時，爆破作業(yè)作為最具有危險性的作業(yè)，不但對人身安全有著較大的威脅，同時還會對山體造成一定的影響，如果爆破作業(yè)處理不當，則會引發(fā)山體滑坡、坍塌事故。因此，合理選擇爆破位置和方法，盡量減少對山體的破壞尤為重要。另外，做好疏水排水工作也是預防邊坡損壞的有效方法。在施工過程中難免會遇到惡劣天氣，同時由于山體內滲水的問題，在施工時一般要專門針對地表水和地下水進行處理。地表述一般采用排水溝疏排、截水溝等方法；對于地下水一般采用鉆孔疏水的方法。

除上述幾點以外，施工團隊還需要做好監(jiān)督和預防工作，對邊坡巖體變化的情況進行及時監(jiān)測和分析處理，以減少事故的發(fā)生，降低人員及財產損失。

結語：總的來說，為了在露天礦山的施工當中能夠及時預防邊坡結構破壞導致的危險事故發(fā)生，需要有關機構對露天礦山邊坡的破壞情況進行綜合性研究，以保證礦山邊坡穩(wěn)定及安全生產。